增強(qiáng)CT圖像紋理分析在非小細(xì)胞肺癌病理分型及分期中的應(yīng)用價(jià)值

[摘" "要]" "目的：探討增強(qiáng)CT圖像紋理分析在非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer， NSCLC）病理分型及分期中的應(yīng)用價(jià)值。方法：回顧性分析2012年1月—2013年12月間在南通市腫瘤醫(yī)院經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為NSCLC 61例的臨床及影像資料。用紋理分析軟件（Image J）勾畫(huà)感興趣區(qū)并提取和計(jì)算病灶圖像紋理特征參數(shù)，比較不同病理類(lèi)型及分期中這些紋理特征參數(shù)的差異，繪制ROC曲線(xiàn)評(píng)價(jià)紋理特征鑒別NSCLC病理分型及分期的價(jià)值。結(jié)果：增強(qiáng)圖像上，肺腺癌及肺鱗癌積分密度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.013），鑒別肺腺癌及肺鱗癌的AUC為0.720（95%CI： 0.592～0.848），敏感度為0.93，特異度為0.53。積分密度和對(duì)比度在Ⅰ+Ⅱ期及Ⅲ期NSCLC中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.001、P=0.041），積分密度鑒別的AUC為0.823（95%CI： 0.718～0.928），敏感度為0.89，特異度為0.70；對(duì)比度鑒別的AUC為0.667（95%CI： 0.522～0.811），敏感度為0.42，特異度為0.89。結(jié)論：增強(qiáng)CT圖像紋理分析在NSCLC病理分型及分期中有一定的應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]" "非小細(xì)胞肺癌；紋理分析；積分密度；對(duì)比度；計(jì)算機(jī)斷層增強(qiáng)掃描

[中圖分類(lèi)號(hào)]" "R814.42" R734.2" " " " " " " "[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]" "B" " " " " " " "[文章編號(hào)]" "1674-7887（2024）02-0191-03

非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer， NSCLC）是肺癌中最常見(jiàn)的病理類(lèi)型，占肺癌的80%～85%[1]。NSCLC病死率較高，預(yù)后較差，合適的治療方案還需根據(jù)NSCLC病理類(lèi)型及分期來(lái)確定。與靶向治療應(yīng)用較多的肺腺癌相比，肺鱗癌對(duì)放、化療更敏感，由于未發(fā)現(xiàn)肺鱗癌中存在明確的靶點(diǎn)，所以肺鱗癌缺乏較有效的靶向治療[2]。雖然穿刺活檢可以明確肺癌患者的病理類(lèi)型，但作為一種有創(chuàng)操作，有其相應(yīng)的禁忌證，所以對(duì)部分患者不適用。對(duì)于那些不能進(jìn)行穿刺及手術(shù)治療且臨床高度懷疑為NSCLC的患者，治療前明確NSCLC的病理分型和分期至關(guān)重要。CT紋理特征作為一種新興的影像學(xué)標(biāo)志物，可以反映肉眼不可見(jiàn)的腫瘤內(nèi)部的異質(zhì)性，CT紋理特征分析在腫瘤鑒別診斷、分期、預(yù)測(cè)預(yù)后中有一定的應(yīng)用價(jià)值[3-4]。本研究旨在初步探討增強(qiáng)CT圖像紋理分析在NSCLC病理分型及分期中的應(yīng)用價(jià)值。

1" "資料與方法

1.1" "一般資料" "收集2012年1月—2013年12月間在南通市腫瘤醫(yī)院經(jīng)手術(shù)和病理證實(shí)的NSCLC患者64例，術(shù)前均行胸部增強(qiáng)CT掃描。為保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可靠，排除病理結(jié)果為肺腺鱗癌的3例患者，共納入61例患者。其中男32例，女29例；年齡36～79歲，平均62.4歲；肺腺癌47例，肺鱗癌14例。根據(jù)第8版國(guó)際肺癌TNM分期標(biāo)準(zhǔn)，61例患者中有Ⅰ期27例，Ⅱ期16例，Ⅲ期18例，由于Ⅳ期NSCLC患者失去了手術(shù)機(jī)會(huì)，故未將Ⅳ期患者納入研究。本研究參考文獻(xiàn)[5]中的分組方法，將Ⅰ期和Ⅱ期患者分為一組，Ⅲ期患者分為另一組，進(jìn)行對(duì)比分析。

1.2" "胸部增強(qiáng)CT檢查方法" "應(yīng)用德國(guó)Siemens公司Somatom sensation 64排螺旋CT掃描儀，一次屏氣自肺尖至雙側(cè)腎臟上極完成掃描。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流90～60 mA，掃描層厚、層間距均為4～5 mm，螺距1.0，矩陣512×512，準(zhǔn)直1.0 mm。增強(qiáng)掃描應(yīng)用造影劑碘海醇300或優(yōu)維顯300，經(jīng)肘靜脈以2.5～3.0 mL/s速率注射，劑量100 mL，注射后25～30 s行動(dòng)脈期掃描，55～60 s行靜脈期掃描。將掃描所得原始數(shù)據(jù)進(jìn)行層厚、間隔均為1.0 mm重建，重建數(shù)據(jù)上傳至AW 4.2 工作站進(jìn)行圖像多平面重組。

1.3" "圖像分析及紋理特征提取" "使用紋理分析軟件（Image J，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院）對(duì)治療前動(dòng)脈期CT圖像上的癌灶勾畫(huà)感興趣區(qū)（region of interest， ROI）并進(jìn)行紋理分析。從影像歸檔及通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems， PACS）獲取原始圖像并導(dǎo)出至軟件中，由一名放射科醫(yī)師在縱隔窗原始圖像上手動(dòng)勾畫(huà)ROI，ROI選取方式遵循以下原則：選取腫瘤最大層面、沿腫瘤的邊緣勾畫(huà)，勾畫(huà)時(shí)盡量避開(kāi)周?chē)笱芗俺鲅?、壞死、囊變區(qū)域。用軟件自動(dòng)測(cè)算ROI的灰度直方圖及灰度共生矩陣紋理參數(shù)，參數(shù)值：標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值、積分密度、偏度、峰度、角二階距、對(duì)比度、相關(guān)性、逆差矩、熵。每個(gè)患者測(cè)量3次，取平均值。

1.4" "統(tǒng)計(jì)學(xué)方法" "采用SPSS 25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，連續(xù)性變量符合正態(tài)分布的采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以±s表示，不符合正態(tài)分布的采用非參數(shù)檢驗(yàn)（Mann-Whitney U檢驗(yàn)），用中位值±四分位數(shù)表示。以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的紋理參數(shù)進(jìn)行ROC曲線(xiàn)分析，分別評(píng)價(jià)其對(duì)肺鱗癌和肺腺癌、Ⅰ+Ⅱ期及Ⅲ期NSCLC的鑒別診斷價(jià)值。

2" "結(jié)" " " 果

2.1" "組間增強(qiáng)CT圖像紋理特征的比較" "所有的紋理特征中，偏度和峰度符合正態(tài)分布，其余不符合正態(tài)分布。增強(qiáng)CT圖像上，肺鱗癌的積分密度較肺腺癌更高（P=0.013），其余紋理特征在肺腺癌及肺鱗癌中的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)意義（均Pgt;0.05）。在NSCLC分期中，與Ⅰ+Ⅱ期相比，Ⅲ期的積分密度更高，對(duì)比度更低（Plt;0.001、P=0.041），見(jiàn)表1。

2.2" "增強(qiáng)CT紋理特征對(duì)肺癌病理分型及分期的鑒別診斷價(jià)值" "積分密度鑒別肺腺癌及肺鱗癌的AUC為0.720（95%CI： 0.592～0.848），敏感度為0.93，特異度為0.53，ROC曲線(xiàn)見(jiàn)圖1A。積分密度鑒別Ⅰ+Ⅱ期及Ⅲ期NSCLC的AUC為0.823（95%CI： 0.718～0.928），敏感度為0.89，特異度為0.70，ROC曲線(xiàn)見(jiàn)圖1B。對(duì)比度鑒別Ⅰ+Ⅱ期及Ⅲ期NSCLC的AUC為0.667（95%CI： 0.522～0.811），敏感度為0.42，特異度為0.89，見(jiàn)圖1C。

3" "討" " " 論

在NSCLC的病理類(lèi)型中，以肺腺癌最多見(jiàn)，肺鱗癌次之，其他類(lèi)型的NSCLC占比較少[1]。不同病理類(lèi)型的NSCLC治療方案差異較大，靶向治療明顯延長(zhǎng)了肺腺癌患者的壽命，而由于肺鱗癌缺少驅(qū)動(dòng)基因突變，近年來(lái)多種新型靶向藥物的嘗試未獲成功。盡管肺鱗癌的免疫治療有應(yīng)用前景，但治療仍以化療為主[6]。目前除了穿刺活檢，尚無(wú)有效的方法來(lái)鑒別NSCLC的病理分型，由于NSCLC的病理分型以肺腺癌及肺鱗癌多見(jiàn)，且Ⅰ期及Ⅱ期患者生存率普遍高于Ⅲ期患者[7]，所以本研究初步探討了增強(qiáng)CT圖像紋理分析在鑒別NSCLC病理類(lèi)型和分期中的價(jià)值。

異質(zhì)性是惡性腫瘤的一個(gè)重要特征，但腫瘤異質(zhì)性難以用影像圖的主觀(guān)評(píng)估或隨機(jī)抽樣活檢來(lái)捕獲和量化。CT是最常用的非侵入性臨床檢查，而CT圖像紋理分析通過(guò)分析圖像中像素或體素灰度級(jí)的分布和關(guān)系，正在成為量化腫瘤異質(zhì)性的方法[8]。研究[3]表明，CT紋理特征可以預(yù)測(cè)多種不同類(lèi)型腫瘤的病理特征、療效和預(yù)后等，包括結(jié)直腸癌、肝癌、食管癌、肺癌和腎細(xì)胞癌。近年來(lái)，研究[4]已分析了NSCLC患者的CT圖像紋理特征與臨床指標(biāo)的相關(guān)性，包括患者的總生存率及基因突變等臨床指標(biāo)，但目前尚無(wú)研究探討增強(qiáng)CT圖像紋理特征與NSCLC病理分型及分期之間的相關(guān)性。

本研究結(jié)果表明，在標(biāo)準(zhǔn)差、平均灰度值、積分密度、偏度、峰度、角二階距、對(duì)比度、相關(guān)性、逆差矩、熵這些一階和二階增強(qiáng)CT圖像紋理特征中，肺腺癌的積分密度顯著低于肺鱗癌的積分密度（P=0.013），Ⅰ+Ⅱ期NSCLC的積分密度顯著低于Ⅲ期NSCLC（Plt;0.001），而Ⅰ+Ⅱ期NSCLC的對(duì)比度顯著高于Ⅲ期NSCLC（P=0.041）。積分密度是灰度直方圖中的一階紋理特征，是面積與平均密度的乘積，以往多用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測(cè)量Western Blot分析中蛋白條帶的綜合灰度值[9]。目前尚未找到相關(guān)研究探討積分密度與癌癥病理分型的相關(guān)性，但以往研究[10]表明肺癌的CT值與肺癌的病理類(lèi)型相關(guān)，肺腺癌的CT值低于肺鱗癌，而物質(zhì)的CT值反映其密度，間接表明肺癌的密度與肺癌病理類(lèi)型相關(guān)。本研究中，肺腺癌的積分密度亦顯著低于肺鱗癌，積分密度鑒別肺腺癌及肺鱗癌的AUC較高，該結(jié)果有待進(jìn)一步證實(shí)。目前也尚未找到相關(guān)研究分析積分密度與癌癥分期的相關(guān)性，但姜華偉等[11]發(fā)現(xiàn)CT值對(duì)區(qū)分肺癌癌前病變與肺癌有一定價(jià)值，暗示肺癌癌灶的密度與分期的相關(guān)性。趙志藝[12]研究表明，肺癌癌前病變的CT值要低于肺癌，提示病灶密度可能與病灶的分期相關(guān)，密度越大分期越高。由于本研究的積分密度值是從增強(qiáng)CT圖像取得，故此值可能也受病灶強(qiáng)化程度影響。而范濤[13]發(fā)現(xiàn)，隨著肺癌腫瘤T分期的增高，腫瘤實(shí)性區(qū)的CT強(qiáng)化程度也有逐漸增高的趨勢(shì)。目前尚無(wú)研究報(bào)道對(duì)比度對(duì)NSCLC分期的應(yīng)用價(jià)值，故還需進(jìn)一步研究證實(shí)。

本研究也存在一些局限性。首先，是一項(xiàng)回顧性研究，可能會(huì)有病例選擇偏倚。其次，是一個(gè)小樣本量的單中心研究，且僅研究了灰度直方圖及灰度共生矩陣中的部分紋理特征在鑒別NSCLC病理分型及分期中的價(jià)值。最后，本研究ROI的勾畫(huà)采用手動(dòng)勾畫(huà)，且僅勾畫(huà)了腫瘤最大層面的二維圖像，未對(duì)腫瘤全體積圖像進(jìn)行全面分析。

綜上所述，增強(qiáng)CT圖像紋理分析在鑒別NSCLC病理分型及分期中有潛在的應(yīng)用價(jià)值，還需更多的前瞻性研究來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]" "SIEGEL R L， MILLER K D， WAGLE N S， et al. Cancer statistics， 2023[J]. CA Cancer J Clin， 2023， 73（1）：17-48.

[2]" "朱以香， 邢鐠元， 李峻嶺. 晚期肺鱗癌的治療[J]. 中國(guó)肺癌雜志， 2016， 19（10）：687-691.

[3]" "FAVE X， ZHANG L F， YANG J Z， et al. Delta-radiomics features for the prediction of patient outcomes in non-small cell lung cancer[J]. Sci Rep， 2017， 7（1）：588.

[4]" "LUBNER M G， SMITH A D， SANDRASEGARAN K， et al. CT texture analysis： definitions， applications， biologic correlates， and challenges[J]. Radiographics， 2017， 37（5）：1483-1503.

[5]" "李輝， 汪春新， 秦明明， 等. 肺癌患者血清7項(xiàng)腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)在病理分型及臨床分期中的應(yīng)用價(jià)值研究[J]. 現(xiàn)代檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志， 2021， 36（4）：5-9， 121.

[6]" "高鳴， 周清. 晚期肺鱗癌治療進(jìn)展[J]. 中國(guó)肺癌雜志， 2020， 23（10）：866-874.

[7]" "劉俊倫， 哈敏文. 第7版、第8版肺癌TNM分期對(duì)NSCLC患者預(yù)后判斷的差異[J]. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)（B）， 2018， 39（4）：45-48.

[8]" "GANESHAN B， GOH V， MANDEVILLE H C， et al. Non-small cell lung cancer： histopathologic correlates for texture parameters at CT[J]. Radiology， 2013， 266（1）：326-336.

[9]" "張鵬， 王子明， 紀(jì)宗正， 等. 苦參堿抑制人雄激素非依賴(lài)性PC-3細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版）， 2009， 30（4）：510-514， 520.

[10]" "張文， 于長(zhǎng)海， 李英杰， 等. 肺癌CT值與腫瘤分化程度、病理類(lèi)型及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)性的臨床研究[J]. 臨床肺科雜志， 2011， 16（10）：1554-1555.

[11]" "姜華偉， 于中海， 劉永江. CT值直方圖鑒別肺不典型腺瘤樣增生和細(xì)支氣管肺泡癌[J]. 放射學(xué)實(shí)踐， 2006， 21（9）：959-961.

[12]" "趙志藝. 純磨玻璃結(jié)節(jié)肺腺癌的CT及灰度直方圖特征及其在鑒別診斷中的應(yīng)用[D]. 長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)， 2019.

[13]" "范濤. 肺癌腫瘤實(shí)性區(qū)CT強(qiáng)化程度與腫瘤分期及病理類(lèi)型的相關(guān)性分析[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新， 2014， 11（22）：37-39.

[收稿日期] 2022-02-09